Do właściwości fizycznych wody (w tym zwłaszcza wody morskiej) należą: gęstość, ciśnienie hydrosferyczne, przejrzystość wody, temperatura wody i jej pojemność cieplna oraz zasolenie wody.
Gęstość wody morskiej wynosi około 1,02474 g/cm3 i jest kilkaset razy większa od gęstości powietrza. Powoduje to, że wiele organizmów morskich - inaczej niż ptaki, czy owady latające - jest w stanie unosić się swobodnie w wodzie (plankton). Równocześnie tak duża gęstość ośrodka powoduje, że poruszanie się w wodzie jest trudne i większość morskich (i wodnych) pływaków ma opływowe kształty.
Temperatura wód oceanicznych w jej powierzchniowych warstwach wynosi średnio 17,4°C i zmienia się od -2°C w szerokościach podbiegunowych do 30°C w okolicy równika. Z tym, że wysoka temperatura wody w szerokościach międzyzwrotnikowych dotyczy tylko górnej 400-metrowej warstwy wód oceanicznych, której wody są intensywnie mieszane przez ruchy konwekcyjne. Pod tą powierzchniową ciepłą warstwą znajduje się strefa przejściowa (termoklina), w której temperatura wody spada do około 5°C. Całe głębiny oceaniczne mają zatem temperaturę wody niewiele większą niż 0°C.
Woda ma dużą pojemność cieplną. Dlatego powoli się nagrzewa ale i powoli ochładza. To oraz duża powierzchnia oceanów decyduje o ich dużym wpływie na klimat Ziemi.
Światło słoneczne wnika w głąb wody oceanicznej, ale tylko do pewnej głębokości. Na otwartym oceanie natężenie światła spada do około 1% natężenia światła powierzchniowego już na głębokości około 50-80 m. Tylko w tej górnej warstwie mogą rozwijać się stworzenia zdolne do fotosyntezy.
Woda morska tym m.in. różni się od wód słodkich, że rozpuszczone jest w niej dużo więcej soli. Wśród soli rozpuszczonych w wodzie największy udział ma chlorek sodu – NaCl (ok. 78%). To powoduje, że woda morska ma słono-gorzki smak. Zasolenie mórz to ogólna mineralizacja wody morskiej. Wyrażamy je w gramach substancji stałych rozpuszczonych w 1 kilogramie wody, czyli w promilach (‰) – tysięcznych częściach całości. Średnie zasolenie mórz i oceanów wynosi około 35‰, wzrasta nieco (39‰) w okolicach równika, spada przy biegunach, gdzie topią się słodkie wody lodowców i lądolodów (34,5‰). Najbardziej zasolone są morza śródlądowe w warunkach klimatu gorącego suchego (np. Morze Czerwone – 45‰). Parowanie wody jest tam bowiem bardzo silne, nasilając zatężanie roztworu. Najmniej zasolone są wody mórz śródlądowych w klimatach wilgotnych, w któetych akweny morskie są wysadzane przez dopływ wód rzecznych (zasolenie w Zat. Botnickiej Morza Bałtyckiego wynosi tylko ok. 2‰).